Karbonitridovanie

Současná difuze uhlíku a dusíku při nižší teplotě než při cementování.

Účel
Tvrdá tenká vrstva a menší deformace u levnějších ocelí.
Typické použití
Drobné sériové díly, spojovací materiál, plechové výlisky.
Vhodné materiály
Nízkouhlíkové a automatové oceli.
Kategorie
Tepelně-chemické úpravy povrchu

Jak proces funguje

Karbonitridace je difuzní úprava podobná cementování, při níž se do povrchu oceli vpravuje současně uhlík i dusík. Díky nižším teplotám (820–900 °C) vznikají menší deformace a povrch má lepší korozní odolnost než při čistém cementování.

Pecní atmosféra obsahuje nauhličovací plyn (0,5–0,8 % C, např. CO/CH₄) a amoniak jako zdroj dusíku (0,2–0,4 % N). Při teplotě kolem 860 °C během 1–5 h vzniká na povrchu tzv. bílá vrstva nitridů (ε-Fe₂₋₃N) a pod ní difuzní zóna obohacená uhlíkem a dusíkem. Proces se zakončuje ochlazením v oleji, popouštěním a často i následnou oxidací (černění) pro zvýšení korozní odolnosti.

Klíčové procesní parametry

  • Teplota: 820–900 °C (typicky ~860 °C)
  • Doba: 1–5 h – kratší než při cementování, dusík zušlechťuje povrch rychleji
  • Hloubka vrstvy: ~0,2–0,6 mm (max. ~0,7 mm)
  • Povrchová tvrdost: cca 58–62 HRC
  • Následná oxidace (magnetitová vrstva Fe₃O₄) při požadavku na korozní odolnost

Typické aplikace

  • Automobilová kování a ozubená kola
  • Spojovací součásti – nýty, matice vyžadující hladký povrch
  • Nástroje s kombinací tvrdého nitridokarbidového povrchu a houževnatého jádra

Výhody

  • Vyšší odolnost vrstvy při stejné tloušťce než po cementování
  • Nižší pracovní teplota – minimální deformace dílů
  • Zlepšená korozní odolnost díky nitridickým fázím
  • Snížené tření v suchém kontaktu

Omezení a rizika

  • Tenčí vrstva než při cementování – nevhodné pro extrémně silné funkční vrstvy
  • Riziko křehké „bílé vrstvy“ při nesprávném nastavení dusíkového potenciálu
  • Karbidová křehkost při nekontrolovaném přísunu uhlíku
  • Toxické a korozivní plyny (amoniak) vyžadují uzavřené pece a ventilaci

Kontrola kvality

  • Měření hloubky vrstvy jako NHD (nitriding hardness depth) podle DIN 50190-3 – pokles tvrdosti na hodnotu o 50 HV vyšší než tvrdost jádra
  • Profily mikrotvrdosti podle Vickerse na příčném řezu
  • Kontrola chemického složení povrchu a kvality oxidační (barevné) vrstvy

Doporučení pro návrh procesu

  • Použít nízkolegované oceli vhodné k nitridaci (obsah Al, Cr, V pro tvorbu nitridů)
  • U korozně namáhaných dílů doplnit následnou oxidaci – černá magnetitová vrstva
  • Kalibrovat parametry na modelových vzorcích (hloubka vrstvy na příčném řezu)
  • Pro minimální deformace použít pece s ochlazováním vzduchem nebo solnou lázní

Související normy

  • DIN 50190-3 — měření nitridační hloubky (NHD)
  • ISO 18203 — tloušťka povrchově upravených vrstev
Nezávazná poptávka